A villamosenergia-piacon számos olyan piaci kudarc alakul ki, amely társadalmilag nem hatékony erőforrás- allokációhoz vezet. Ezek közé tartozik az erőművek által kibocsátott szennyezés, amely jelentős mértékű negatív externáliát okoz, amelyek nem kerülnek internalizálásra.
Annak érdekében, hogy egy társadalmilag kívánatosabb irányba mozduljunk el, kétféle állami beavatkozás kép- zelhető el. A legjobb megoldás, ha valamilyen módszer- rel (adó, norma, megállapodás a termelő és a fogyasztó között stb.) a negatív externáliák internalizálásra ke- rülnek, míg a második legjobb megoldás, ha a kevésbé szennyező termelőket támogatjuk. A villamosenergia- piacon számos példát láthatunk mindkét típusú sza- bályozásra. Az utóbbira tipikus példa a megújuló ala- pú villamosenergia-termelők támogatása. A megújuló erőforrás-alapú áramtermelés támogatása társadalmi szempontból indokolható, ha a fosszilis erőművek által okozott negatív externáliák nem kerülnek teljes mérték- ben internalizálásra. A másik feltétele, hogy a támoga- tás mértéke ne haladja meg a fosszilis erőművek által okozott negatív externália és a megújulók által okozott negatív externália különbségét. Dolgozatunkban a meg- újuló termelés piaci árra való hatását vizsgáljuk.
Jelenleg a legnagyobb potenciállal bíró, és az utóbbi években a leggyorsabban fejlődő két megújuló erőfor-
rásra épülő technológia – a szélerőművek és a naperő- művek – esetében jellemzően azt tapasztaljuk, hogy e technológiák Európában támogatás nélkül még nem életképesek, annak ellenére, hogy ezek átlagköltsége folyamatosan csökken. Ebből az következne, hogy minél inkább támogatják az adott országban a meg- újuló alapú áramtermelést, annál jobban emelkedik a végfelhasználók által fizetett villamosenergia-ár. Ez akkor igaz, ha feltételezzük, hogy a támogatást a vil- lamosenergia-fogyasztók közvetlenül fizetik meg, azaz szektoron belül történik a finanszírozás. A következők- ben elméleti szempontból, illetve egy energiapiacokat szimuláló modell segítségével is megvizsgáljuk, hogy ténylegesen megállja-e a helyét ez a kijelentés.
A dolgozat első felében bemutatjuk, hogy a megúju- ló energiaforrások támogatása elméletileg milyen ha- tással járhat a villamos energia nagykereskedelmi, illet- ve kiskereskedelmi árára. Ezt követően összefoglaljuk a releváns szakirodalmakat. A dolgozat második felé- ben bemutatjuk az Európai Árampiaci Modellt, amely segítségével modellezzük, hogy különböző mennyisé- gű szélerőművi és fotovoltaikus kapacitás támogatása hogyan hat a magyarországi nagykereskedelmi és kis- kereskedelmi árakra. Végül összefoglaljuk a főbb meg- állapításainkat.
MEzÔSI András
DrágA-E A MEgújuló?
A hAzAI MEgújuló
vIllAMoSEnErgIA-tErMEléS hAtáSA A vIllAMoS EnErgIA árárA
A tanulmány arra keresi a választ, hogy a megújuló alapú áramtermelők támogatása csökkentőleg hat- hat-e a villamos energia nagykereskedelmi és kiskereskedelmi árára. Ez utóbbi tartalmazza a megújulók támogatásának összegét is. Számos elméleti cikk rámutatott arra, hogy nemcsak a nagykereskedelmi árak, hanem a kiskereskedelmi villamosenergia-árak is csökkenhetnek a drágább, megújuló alapú áramterme- lők támogatása révén. A tanulmány során egy villamosenergia-piacokat szimuláló modell segítségével mo- dellezi a szerző, hogy a különböző mennyiségű szélerőművi és fotovoltaikus kapacitás támogatása hogyan hat a magyarországi nagykereskedelmi és kiskereskedelmi árakra.
Kulcsszavak: megújuló villamosenergia-termelés, villamosenergia-piac, árak
A megújuló energiaforrások támogatásának hatása a villamosenergia-piacra
A megújuló alapú villamosenergia-termelés támogatá- sának két fő lehetséges eszköze van: az egyik a mennyi- ségalapú támogatási rezsim, amelynek a legjellemzőbb formája a forgalmazható zöld bizonyítvány-rendszer.
E támogatási forma esetében a szabályozó minden egyes időszakra rögzíti, hogy mekkora mennyiségű (és milyen típusú) zöld villamos energiát lehet támogatott módon értékesíteni. Minden megújuló alapú áramter- melés után a termelő az eladott villamos energia mel- lett zöld bizonyítványt is kap. A kötelezett vállalatok- nak minden egyes időszak végén a szabályozás által meghatározott mennyiségben kell rendelkezniük ilyen zöld bizonyítványokkal, ellenkező esetben büntetést kell fizetniük. Így a zöld bizonyítványoknak kialakul egy piaci ára. Ezáltal a megújuló termelőknek kétféle bevételük származik: egyrészt a villamosenergia-érté- kesítésből, másrészt pedig a zöld bizonyítványok el- adásából. Látható, hogy a célok meghatározásával az állam támogatást nyújt a megújulótermelőknek a zöld bizonyítványrendszer megalkotásán keresztül.
A másik lehetséges megújulótámogatási mód az ár- támogatás, azaz a megújulótermelők az előállított vil- lamos energiát hatóságilag rögzített áron értékesíthetik.
A gyakorlatban a két elméleti modell mellett jel- lemzően ezek kombinációit alkalmazzák. Magyaror- szágon például alapvetően a hatóságilag, a
piaci árnál magasabb átvételi árral támogat- ják a megújuló alapú villamosenergia-terme- lést, de ez kiegészül mennyiségi korlátokkal.
Például korlátozott a beépíthető szélerőművi kapacitás, vagy a biomassza-alapú áramter- melés nagysága. A kelet-európai országok támogatási gyakorlatáról részletes áttekintést ad többek között a REKK (2012).
Tökéletes informáltság esetében nincs kü- lönbség aközött, hogy a szabályozó a mennyi- séget vagy az árat határozza meg. A kialakult egyensúlyi mennyiség és egyensúlyi ár mind- két esetben megegyezik. Mielőtt részletesen elemeznénk, hogyan hat a támogatás a villa- mos energia árára, bemutatjuk az egyensúlyi ár és mennyiség kialakulását a villamosenergia- piacon egy olyan esetben, ha semmiféle meg- újuló támogatási rezsimet nem alkalmazunk.
Az 1. ábrán a villamosenergia-szektor kí- nálati görbéjét S-el jelöltük, amely két részből tevődik össze: egyrészt a megújulók kínálati görbéjéből (SRES), másrészt a konvencioná- lis erőművek kínálati görbéjéből (Skonv). Ha
nincs semmiféle megújuló támogatási rezsim, akkor a kialakuló egyensúlyi ár p, míg az egyensúlyi meny- nyiség Q. Ebben az esetben a megújuló erőművek által termelt villamos energia mennyisége QRES, míg a kon- vencionális erőművi termelés Qkonv.
Vizsgáljuk meg azt az esetet, ha az állam a meg- újuló alapú villamosenergia-termelés támogatására be- vezet vagy egy zöld bizonyítványrendszert, vagy egy hatósági áras, kötelező átvételi rezsimet. Ahogyan azt korábban is említettük, tökéletes informáltság mellett hasonló eredményre vezet a kétfajta támogatási rend- szer. Tételezzük fel, hogy a szabályozó pFIT árat hatá- roz meg, mint kötelező átvételi árat, a megújuló alapú villamosenergia-termelésre. Mivel ez magasabb, mint a versenypiacon kialakuló villamos energia ára (p), ezért megnő a megújulók által termelt mennyiség Q’RES-re.
A megújulótámogatás nem befolyásolja a konvencioná- lis erőművek kínálati görbéjét, azt továbbra is az Skonv görbével jellemezhetjük. Így a villamosenergia-szektor kínálati görbéjét úgy kapjuk meg (S’), hogy a konven- cionális erőművek kínálati görbéjéhez horizontálisan hozzáadjuk a Q’RES-es mennyiséget. Vegyük észre, hogy az új aggregát kínálati görbe meredeksége megegyezik a konvencionális erőművi termelés meredekségével.
Az új egyensúlyi nagykereskedelmi ár így p’, míg a ke- resleti mennyiség Q’. Látható, a nagykereskedelmi ár csökken, míg a villamosenergia-fogyasztás megnövek- szik az eredeti egyensúlyi állapothoz képest (2. ábra).
1. ábra A villamos energia keresleti és kínálati görbéje
a megújuló támogatása nélkül
Forrás: Mezősi (2013)
Hogyan lehetséges az, hogy egy drágább technológia megjelenésével mégis csökken a villamos energia nagykereskedelmi ára? A vá- lasz nagyon egyszerű: a fenti gondolatmenet- ben nem számoltunk azzal, hogy a megújulók támogatását valakinek meg kell fizetni. Ennek nagysága a fenti ábrán a pFIT és a p’ közti ár- különbség és e technológiák által termelt vil- lamos energia mennyiségének (Q’RES) szorzata.
Ezáltal indirekt módon feltételeztük, hogy a szektoron kívülről történik a megújulók finan- szírozása, például a költségvetésen keresztül.
A legtöbb országban, amely megújulótámogatást alkalmaz, jellemzően a villamosenergia-fo- gyasztók teremtik elő a megújulók támogatá- sának forrását. Fontos tehát megvizsgálni azt az esetet, ha a finanszírozás a szektoron belül történik.
Ebben az esetben a módosított kínálati gör- béhez szükséges hozzáadni azt a tarifaelemet (t), amely alapot képez a megújulók támo- gatására. A tarifaelem és a villamosenergia- fogyasztás szorzatának kell megegyeznie a megújulók összes támogatási igényével ahhoz, hogy hosszabb távon is önfenntartható legyen a rendszer. Ennek megtalálása nem triviális, hi- szen a megújulótámogatás mértéke függ a ver- senypiaci villamosenergia-ártól, amely viszont függ a fogyasztásra kivetett tarifától. Ezt a gon- dolatmenetet ábrázolja a 3. ábra.
A megújulók finanszírozási igénye meg- egyezik a hatóságilag rögzített átvételi ár (pFIT), illetve a versenypiaci ár (p”) különbségének és a megújuló alapú áramtermelés szorzatával (sárga téglalap területe), míg a tarifális bevétel megegyezik a tarifa (t) és a villamosenergia-fo- gyasztás (Q”) szorzatával (szürke téglalap te- rülete). Tehát a t tarifát kell úgy megállapítani, hogy ez az egyenlőség teljesüljön. Ebben az egyensúlyi pontban a villamos energia ára p”, amely már tartalmazza a megújulók finanszí- rozására szolgáló tarifális elemet is. Ezt nevez- zük kiskereskedelmi villamosenergia-árnak. Ez biztosan magasabb, mint a támogatás bevezeté- se utáni nagykereskedelmi ár (p’), viszont nem tudunk semmit mondani a megújulótámogatás előtti nagykereskedelmi ár (p) és a megújuló támogatás bevezetése utáni kiskereskedelmi ár (p’’) viszonyáról. Ez nagyon sok tényezőtől függ: a megújulók és a fosszilis erőművek kíná- lati görbéjétől, a megújulók arányától, illetve a keresleti görbe meredekségétől is.
Forrás: Mezősi (2013)
Forrás: saját szerkesztés
2. ábra A villamos energia keresleti
és kínálati görbéje, megújuló támogatási rezsim mellett, külső finanszírozás esetén
3. ábra A villamos energia keresleti
és kínálati görbéje, megújuló támogatási rezsim mellett, a villamosenergia-szektoron belüli finanszírozás
esetén
Ezt az elsőre talán meglepő kijelentést, miszerint egy drágább technológia támogatása révén csökkent- hető a villamos energia ára, Skytte (2006) a következő egyszerű példával illusztrálja.
A megújulószabályozás nélküli esetben legyen a ki- alakuló egyensúlyi ár 22 €/MWh. Ezt követően a szabá- lyozó hatóság bevezet egy zöld bizonyítványrendszert, és minden fogyasztónak előírja, hogy a villamosenergia- fogyasztás 10%-ának megújuló forrásból kell származ- nia. A megújulók kínálati görbéje teljesen lapos, 30 €/ MWh-s szinten. Miután bevezetésre került a zöld bizo- nyítványrendszer, a 10%-nyi megújuló termelés kiszo- rítja a drágább fosszilis erőműveket, és a versenypiaci villamosenergia-ár lecsökken 18 €/MWh-ra. A zöld bi- zonyítvány ára megegyezik a megújulók költségének és a versenypiaci árnak a különbségével, azaz 12 €/MWh- val. A kiskereskedelmi ár így két tételből áll össze: egy- részt a kialakuló versenypiaci árból (nagykereskedelmi ár) és a zöld bizonyítvány árából. Mivel a fogyasztóknak 10%-ot megújuló termelésből kell vásárolniuk, ezért a teljes fogyasztásukra jutó megújulótámogatás költsége 12 €/MWh×10%, azaz 1,2 €/MWh. Így összességé- ben a kialakuló kiskereskedelmi ár 19,2 €/MWh (18 €/ MWh+1,2 €/MWh), amely lényegesen alacsonyabb, mint a kezdeti nagykereskedelmi ár (22 €/MWh).
Irodalmi áttekintés
Számos szakirodalom részletesen vizsgálja azt a kér- dést, hogy a megújulótámogatások milyen hatással bír- nak a kialakuló nagykereskedelmi és kiskereskedelmi villamosenergia-árra. Konszenzus van abban a tekin- tetben, hogy a megújulók bevezetésével a nagykeres- kedelmi ár (amely nem tartalmazza a megújulók finan- szírozásának tarifális elemét) mindenképpen csökken, viszont az egyes irodalmak más-más eredményre jut- nak a kiskereskedelmi ár alakulására vonatkozóan.
Jensen – Skytte (2002) vizsgálta, hogy milyen ha- tással jár a villamos energia nagykereskedelmi és kiskereskedelmi árára, ha bevezetnek egy zöldbizo- nyítvány-piacot. Elméleti cikkükben bebizonyítják, hogy egy bizonyos szintű megújulócélig a zöld bizo- nyítványoknak nem lesz ára, így sem a kiskereskedel- mi, sem a nagykereskedelmi árakra nincs hatással a megújulótámogatás. Ezt követően a zöld bizonyítvá- nyok ára emelkedik, amellyel párhuzamosan csökken a villamos energia nagykereskedelmi ára is. Ezzel szem- ben a végfelhasználói ár egy szűk megújuló céltarto- mányban csökken, de jellemzően emelkedik.
Morthorst (2003) egy numerikus példán keresztül igazolja, hogy három egymással összekapcsolt ország esetében jelentősen csökken a nagykereskedelmi ár egy
egységes zöldbizonyítvány-piacon. Ugyanakkor nem számszerűsíti, hogy a végfelhasználói árakban ez mi- lyen változást idéz elő.
De Jongheet et al. (2009) öt ország (Franciaország, Németország és a három Benelux ország) példáján ke- resztül vizsgálta, hogy egy zöld bizonyítvány és/vagy egy emissziókereskedelmi rendszer bevezetése milyen hatással bír a villamos energia nagykereskedelmi és kis- kereskedelmi árára. A szerzők modellezési eredménye alapján nincs olyan megújuló-céltartomány, amely eset- ben csökkenne a végfelhasználók által fizetett áram ára.
Unger et al. (2004) a MARKAL-NORDIC általános egyensúlyi modell segítségével vizsgálja, hogy a skan- dináv országokban milyen hatással jár a nagykereske- delmi és a kiskereskedelmi árakra egy egységes zöld bizonyítvány bevezetése. Megállapítása szerint közel 30%-os megújulócélig stagnál, illetve kismértékben csökken a kiskereskedelmi ár is, míg a nagykereskedel- mi ár ezen a tartományon túl is folyamatosan csökken.
Traber – Kemfert (2009) egy 25 európai országra kiterjedő villamosenergia-piaci modellel elemzi, hogy a németországi kötelező átvételi megújulótámogatás hogyan hat Németországban és a környező országok- ban a villamos energia árára, illetve a nagyobb cégek profitjára. Fontos megállapításuk, hogy a megújulók el- terjedése két különböző hatással jár: egyrészt a közvet- len helyettesítési hatással, másrészt pedig a csökkenő konvencionális erőművek kiszorulása miatt csökken az emissziós kvóták iránti kereslet, így azok árai is, amely csökkentőleg hatnak az erőművek termelési költségé- re, végső soron csökkentve a nagykereskedelmi árakat.
Modellezési eredmények alapján az emissziós kvótán keresztüli hatás lényegesen fontosabb. Egy magasabb átvételi ár hatására minden országban jelentősen csök- ken a nagykereskedelmi ár, beleértve Németországot is. Ezzel szemben a német végfelhasználói árak összes- ségében növekednek.
Hindsberger et al. (2003) egy villamosenergia-pia- cot szimuláló numerikus modellel elemezték a megúju- lók hatását az északi országok esetében. Eredményeik alapján egy bizonyos megújulócélig a zöld bizonyítvá- nyok ára zérus, így a nagykereskedelmi és kiskereske- delmi villamosenergia-árak sem változnak. Ezt köve- tően azonban jelentősen csökken a nagykereskedelmi ár és nő a kiskereskedelmi ár. Eredményeik alapján e kijelentés minden széndioxid-kvóta ár mellett megállja a helyét.
De Miera et al. (2008) bemutatják, hogy egy meg- újuló támogatási rezsim esetében többféle hatással le- het számolni. Egyrészt a direkt kiszorító hatással, azaz a megújuló alapú villamosenergia-termelés kiszorítja a konvencionális erőművek termelését, aminek hatá-
sára csökken a nagykereskedelmi villamosenergia-ár.
A csökkenő hagyományos erőművi termelés miatt a széndioxid-kvóták iránti kereslet csökken (ha van szén- dioxid-kereskedelem), azaz csökken azok ára, amely alapján csökken a hagyományos erőművek határkölt- sége. Így végső soron csökken a villamos energia nagy- kereskedelmi ára. A szerzők ezt a hatást nevezték el in- direkt hatásnak. Végül a megújulók támogatási igénye növeli a kiskereskedelmi árat. A szerzők megvizsgálták a 2004–2006 közötti spanyol szélerőművi támogatási rendszert, és azt találták, hogy már önmagában a direkt hatás ellensúlyozza a szélerőműveknek jutatott támo- gatás miatt bekövetkező kiskereskedelmi áremelkedést.
Azaz a megújuló rendszer bevezetése révén nemcsak a nagykereskedelmi, hanem a kiskereskedelmi árak is csökkentek.
Sensfuss et al. (2007) a németországi kínálati görbét becsülték a 2005-2007-es időszakra vonatkozóan. A kí- nálati görbéből megállapítható, hogy mekkora lenne az átlagos nagykereskedelmi ár a németországi szélerőmű-
vek nélkül, illetve azzal. Arra a megállapításra jutottak, hogy átlagosan 7,8 €/MWh-val csökken a szélerőművek hatására a nagykereskedelmi ár. Ezt követően a szerzők megvizsgálták, hogy milyen viszonyban áll ez a csökke- nés az összes megújulótámogatásra kifizetett összegre.
Eredményük szerint az összes vizsgált évben a megúju- lókra kifizetett támogatás mértéke meghaladta a nagyke- reskedelmi ár csökkenésének hatását, azaz a kiskereske- delmi árak növekednek a szélerőművek hatására.
Hasonló megközelítéssel vizsgálta Clifford – Clancy (2011) az írországi piacot is. Számításaik sze- rint a nagykereskedelmi árak jelentősen csökkennének és a szélerőműveknek kifizetett támogatás mértéke pe- dig nagyságrendileg megegyezik a nagykereskedelmi árcsökkenésből adódó megtakarításra, így összességé- ben, ha csak ezt a két tényezőt vizsgáljuk, akkor nem emelkednek a végfogyasztók terhei.
Az 1. táblázat összefoglalóan mutatja az egyes szakirodalmak főbb megállapításait, illetve az alkalma- zott módszertant.
1. táblázat A releváns szakirodalmak főbb megállapításai és az alkalmazott bizonyítási
módszerek
Főbb megállapítás Alkalmazott bizonyítási mód
Jensen-Skytte (2002)
A zöld bizonyítvány bevezetésével a nagykereskedelmi ár csökken, míg a kiskereskedelmi ár egy bizonyos megújuló céltartományban
csökken, egyébként növekszik.
Elméleti
Jensen (2006)
A zöld bizonyítvány bevezetésével a nagykereskedelmi ár csökken,
míg a kiskereskedelmi ár változása bizonytalan. Elméleti, számpéldával illusztrálva Morthorst
(2003)
Egységes zöld bizonyítvány bevezetésével jelentősen csökken a nagykereskedelmi ár.
Numerikus, három országra kiterjedő példa
De Jonghe et al.
(2009)
A zöld bizonyítvány bevezetésével csökken a nagykereskedelmi ár, de minden esetben nő a végfelhasználói ár.
Villamosenergia-piaci modell hat ország példáján keresztül
Unger et al.
(2005)
A zöld bizonyítvány bevezetésével csökken a nagykereskedelmi ár, és közel 30%-os megújulóarányig csökken a kiskereskedelmi ár is
A skandináv országokra alkalmazott MARKAL általános egyensúlyi modell
Traber-Kemfert (2009)
Német kötelező átvételi rendszer hatását vizsgálja.
Megállapítása szerint csökken mindenhol a nagykereskedelmi ár, míg Németországban nő a végfelhasználói ár.
A hatásokat kettéosztja: egyrészt a helyettesítési hatásra, másrészt pedig az emissziós kvóta árán keresztül érvényesülő hatásra.
25 országra kiterjedő villamosenergia-piaci modell
Hindsberger et al.
(2003)
A zöld bizonyítvány bevezetésével csökken a nagykereskedelmi ár (egy bizonyos cél felett), de minden esetben nő a végfelhasználói ár,
függetlenül a CO2-kvóta árától.
Északi és balti országokra kiterjedő villamosenergia-piaci modellezés
De Miera et al.
(2006)
Spanyolországban a szélerőművek részére jutatott hatósági átvételes garantált átvételi ár nemcsak a nagykereskedelmi árakat csökkenti,
hanem a kiskereskedelmi árakat is.
Spanyol piac elemzése, szimulációs eszközökkel
Sensfuss et al.
(2007)
A nagykereskedelmi árak 2006-ban közel 8 €/MWh-val csökkennek Németországban, de ez sem elegendő, hogy ellensúlyozza a szélerőművek részére jutatott támogatást,
így összességében nő a kiskereskedelmi ár.
Németországi 2005–2007-es kínálati görbe meghatározása és elemzése
Clifford – Clancy (2011)
A nagykereskedelmi árak jelentősen csökkennek, míg a kiskereske- delmi árak nem változnak a szélerőművek megjelenésének hatására.
Írországi 2011-es kínálati görbe meghatározása és elemzése
Az EEMM árampiaci modell bemutatása Az Európai Árampiaci Modell (European Electricity Market Model – EEMM) 36 európai ország nagykeres- kedelmi villamosenergia-piacát szimulálja, tökéletes versenypiaci körülményeket feltételezve. Az EEMM- modell legelső verzióját Kiss András fejlesztette ki a Regionális Energiagazdasági Kutatóközpontban, amely azóta folyamatosan különböző típusú elemzésekhez ke- rül felhasználásra. A modell részletes leírását a követ- kező irodalmak foglalják össze: REKK (2011a), REKK (2011b), REKK (2011c), Mezősi – Szabó (2012).
Az EEMM háromféle piaci szereplőt különböztet meg: termelőt, fogyasztót és kereskedőt. Mindegyikük esetében tökéletes versenyt feltételez, azaz a piaci sze- replők árelfogadók.
Minden egyes erőművi egységre meghatározható annak rövid távú határköltsége. Az EEMM a 36 mo- dellezett országban közel 5000 erőművi blokkot tart számon. Minden blokk esetében a modell figyelembe veszi annak kapacitását. Összesen 12 különböző tech- nológiát különböztethetünk meg: biomassza-tüzelésű erőművek, széntüzelésű erőművek, lignittüzelésű erő- művek, geotermális erőművek, nehézfűtőolaj-tüzelésű erőművek, könnyűfűtőolaj-tüzelésű erőművek, víz- erőművek, szélerőművek, naperőművek, nukleáris erőművek, földgáztüzelésű erőművek, illetve árapály erőművek. A modell csak a rövid távú változó költsé- geket veszi figyelembe, amelyek közé tartozik a tüze-
lőanyag-költség, a változó működési költségek, bele- értve a jövedéki adót is, illetve a szén-dioxid-költségek (amennyiben felmerülnek).
A modellben egy országot egy csomópontként ér- telmezünk, azaz az adott országon belül nincsenek há- lózati korlátok, csak az országok között. Az országok közti határkeresztező kapacitások korlátosak, amelye- ket a rendelkezésre álló kapacitásokkal közelítünk.
A modellezés során órás piacokat szimulálunk, amely szimulációk függetlenek egymástól, azaz az in- dítási és leállítási költségekkel nem számoltunk. Egy adott órára vonatkozó egyensúlyt a modellben (az árakban és a mennyiségekben) a termelő és az átvite- li szegmens szimultán egy időben éri el. Összesen 90 referenciaórát modellezünk, amely esetben az erőművi rendelkezésre állások és a kereslet is eltér egymástól.
A referenciaórák megfelelő súlyozásával kaphatjuk meg az éves értékeket, ame- lyek közé tartozik például az éves zsinór- áram ára (4. ábra).
Az egyes erőművek rövid távú határ- költségeinek és elérhető kapacitásának meghatározása révén minden egyes or- szágra felállíthatjuk az országos kínálati görbét, azaz a meritordergörbét. Figye- lembe véve a határkeresztező kapacitá- sok korlátait, illetve az egyes országokra jellemző keresleti görbéket, megkapjuk a modell bemenő paramétereit. A modell ezen adatokkal maximalizálja a 36 ország együttes jólétét. A modellszámítás ered- ményeképpen alakul ki minden országra külön-külön, minden egyes referencia- órára az egyensúlyi ár, az adott órára vo- natkozó országok közötti kereskedelmi áramlások, illetve az egyes erőművi blok- kok termelése is.
Modellezési eredmények
A megújuló erőművek nagykereskedelmi és kiskeres- kedelmi villamosenergia-árra való hatását a fent bemu- tatott modell segítségével Magyarország példáján ke- resztül vizsgáljuk. A szimuláció megfelelő eszköz arra, hogy egy-egy tényező hatását vizsgálhassuk, miközben minden egyéb változatlan. A modellezés során 2015-ös világállapotokat szimulálunk, amelyhez a jelenlegi leg- jobb elérhető információkat használtuk fel a jövőbeli várható beépített erőművi kapacitásokra, különböző té- nyezőárakra és a villamosenergia-fogyasztásra vonat- kozóan is. Két megújulótechnológia, a szélerőművek és a fotovoltaikus erőművek hatását elemezzük, lévén ez a
4. ábra A modell működése
Forrás: REKK (2011a)
két erőműtípus, amely az utóbbi időben a leggyorsab- ban fejlődött, és viszonylag rövid időn belül lehet nagy kapacitásokat kiépíteni, illetve e technológiák esetében a beruházási költségek nem igazán országspecifikusak, így a nemzetközi szakirodalomban fellelhető költségek jó közelítést adhatnak egy Magyarországon telepítendő szél- vagy fotovoltaikus erőműről.
A modellezés során azt vizsgáljuk, hogyha a refe- renciaesethez képest hazánkban további szél- vagy fotovoltaikus kapacitások épülnének ki, az hogyan hatna a magyarországi és a többi modellezett ország nagykereskedelmi áraira. Az 5. ábra mutatja, hogy kü- lönböző beépített megújulókapacitások mellett hogyan változik meg a hazai nagykereskedelmi villamos ener- gia ára.
Látható, hogy a modellezési eredmények is alátá- masztják a szakirodalomban általánosan elfogadott nézetet, miszerint minél elterjedtebbek ezen áram-
termelők egy adott piacon, annál alacsonyabb lesz a nagykereskedelmi ár. A modellezés szerint, ha Ma- gyarországon 4000 MW-tal nőne a szélerőművi kapa- citás, akkor közel 2,5 euróval csökkenne megawatt- óránként a nagykereskedelmi ár. Nagyságrendileg hasonló árcsökkenést tapasztalhatunk a fotovoltaikus erőművek esetében is.
Az 5. ábrán csak a magyarországi nagykereske- delmi árak alakulását mutattuk be különböző szél- és fotovoltaikus erőművi beépített kapacitás mellett.
Ugyanakkor hazánk villamosenergia-piaca jó össze- köttetésekkel bír a szomszédos országok irányába, így a nagykereskedelmi ár csökkenése ezen országok esetében is érzékelhető. Ennek érdekében képeztünk egy olyan mutatót, amely egy MW beépített megúju-
ló- (szél, illetve fotovoltaikus) kapacitásra mutatja az egyes országokban a fogyasztók által megtakarított pénzösszeget. Vegyük észre, hogy ez nem más, mint a fogyasztói többlet növekedése egy MW beépített ka- pacitásra vetítve.
5. ábra A magyarországi nagykereskedelmi árak alakulása különböző megújulókapacitások mellett,
€/MWh
Forrás: saját számítás
Forrás: saját számítás
Forrás: saját számítás
6. ábra Különböző szélerőművi kapacitások mellett a fogyasztói többlet növekedése az egyes országokban
egy MW beépített kapacitásra vetítve
7. ábra
Különböző fotovoltaikus kapacitások mellett a fogyasztói többlet növekedése az egyes országokban egy MW beépített kapacitásra vetítve
A 6. és a 7. ábrából három fontos következtetés vonható le. Egyrészt a két technológia esetében hason- ló tendenciák érvényesülnek, de a szélerőművek hatása jelentősebb, mint a fotovoltaikus erőműveké. Másod- szor, megközelítőleg mindkét technológia esetében kö- rülbelül 1000 MW-os beépített kapacitásig nő a fajla- gos megtakarítás mértéke, azt követően viszont stagnál.
Végül, és talán a legfontosabb, hogy minden beépített kapacitás és mindkét technológia esetében az összes fo- gyasztói többlet növekedésének mindössze 15-20%-a jelentkezik Magyarországon, a többi árcsökkenésből eredő fogyasztói haszon más országokban jelentkezik.
Látható, hogy még Franciaországban is érzékelhe- tő, pozitív hatással bír a fogyasztói kiadásokra a ma- gyar megújuló erőművek elterjedése. Ennek oka, hogy Ausztrián keresztül Németországban is kismértékben csökkennek a nagykereskedelmi árak, amelyek tovább- terjednek Franciaországra is. Ez utóbbi ország eseté- ben, a nagyon magas villamosenergia-fogyasztás miatt, már egy kis nagykereskedelmi árcsökkenés is jelentő- sen képes megváltoztatni a fogyasztói többlet mértékét.
Fontos észrevenni, hogy egy hazai megújulótámo- gatás azt eredményezi, hogy növekszik a magyarorszá- gi megújulók kapacitása, amely csökkentőleg hat mind a hazai, mind a környező országok nagykereskedelmi villamos energia árára is. Az árcsökkenést azonban döntően a hazai villamosenergia-fogyasztóknak kell kifizetniük a kiskereskedelmi árakba beépített tarifa- elemen keresztül.
A szélerőművek és a fotovoltaikus erőművek termelési költsége
Annak érdekében, hogy vizsgálhassuk, hogyan alakul a magyarországi kiskereskedelmi ár, szükséges meghatározni a kétfajta megújuló technológia átlag- költségét, azaz mekkora átlagos átvételi ár (vagy akár zöldbizonyítvány-ár) mellett valósulnának meg e beru- házások. Az átlagos átvételi ár kiszámolására a szak- irodalomban általánosan használt LCOE- (Levelized Cost of Energy) képletet használjuk (IEA, 2010). Ez megmutatja, hogy legalább mekkora átlagos villamos energia értékesítési ár mellett gazdaságos az erőmű üzemeltetése. Képletszerűen a következőképpen szá- molható ki ennek a mutatónak az értéke:
, ahol:
n: a projekt teljes élettartama,
BERt: a t-edik évben a beruházás költsége, TÜZt: a t-edik évi tüzelőanyag-költség,
MÜKt: a t-edik évi teljes működési költség, leszámítva a tüzelőanyag-költséget,
rt: a t-edik évre vonatkozó diszkontráta,
Et: a t-edik évben termelt villamos energia mennyisége.
( )
( )
∑
∑
=
=
+ +
+ +
=
n1
t t
t t n
1
t t
t
t t
t
r 1
E r 1
MÜK TÜZ
BER LCOE
8. ábra A szélerőművek és fotovoltaikus erőművek LCOE-értékei különböző tanulmányokban
a hazai viszonyokhoz adoptálva, €/MWh
Számos tanulmány becsülte meg a szélerőművek és a fotovoltaikus erőművek átlagköltségét, különböző körülmények között. Mi ezek közül négy eredményeit mutatjuk be. Mindegyik esetben a hazai viszonyokhoz, euróra átváltva határozzuk meg az LCOE értékét. A szél- erőművek esetében 18,3%-os kihasználtsággal számo- lunk (EEA, 2009), míg a fotovoltaikus erőműveknél 12,6 százalékossal (JRC, 2012). A diszkontrátát 10%-osnak feltételezzük. E feltevések mellett a 8. ábra mutatja a kü- lönböző tanulmányból számolt LCOE értékét.
Látható a 8. ábrán, hogy mindkét technológia ese- tében jelentős sávban mozog az LCOE értéke. Ha az idézett öt tanulmány értékeit először hazai viszonyokra adoptáljuk (hazai jellemző kihasználtság), majd ezt kö- vetően vesszük az egyszerű számtani átlagokat, akkor a szélerőművek megawattóránként átlagosan 135,4 értéke- sítési ár mellett képesek gazdaságosan üzemelni, míg a fotovoltaikus erőművek esetében ez a szám 210 €/MWh.
Fontos hangsúlyozni, hogy mindkét technológia ese- tében jelentősen csökken az átlagköltség. A 9. ábrán a DECC (2012) és Fraunhofer- (2012) tanulmányok alap- ján 1990-től kezdve feltüntettük a fotovoltaikus erőmű-
vek átlagköltségének alakulását is. Az idézett két tanul- mány további előrejelzést is ad e technológiák várható villamosenergia-termelési átlagköltségére is. Mivel a két tanulmány között jelentős eltérést nem tapasztalha- tunk, így azok egyszerű átlagát vettük, és hazai viszo- nyokra (éves átlagos kihasználtság) adoptáltuk.
A magyarországi kiskereskedelmi árak alakulása Az előzőekben bemutattuk, hogyan alakul a ma- gyarországi nagykereskedelmi ár különböző beépített szélerőművi, illetve fotovoltaikus erőművi kapacitás mellett. Számszerűsítettük továbbá, hogy e két erő- műtípus milyen átlagos értékesítési ár mellett képes gazdaságosan üzemelni. Ezen adatok segítségével meghatározható a magyar kiskereskedelmi ár is. Felté- telezzük, hogy a megújuló-támogatás mértéke minden esetben a technológia átlagköltsége (LCOE-értéke), illetve a modellezett magyarországi nagykereskedelmi ár különbségével egyezik meg. A 10. ábrán bemutat- juk mind a nagykereskedelmi, mind pedig a kiskeres- kedelmi árak alakulását, utóbbi a nagykereskedelmi ár és a megújuló-támogatás fajlagos költségével egyezik meg, feltételezve, hogy az egyenlően oszlik meg min-
9. ábra A nap- és szélerőművek LCOE-értékei a múltban és a várható alakulása a jövőben
magyarországi kihasználtságok mellett, 1990–2030, 2012-es reálárakon
Forrás: Fraunhofer (2012a), Fraunhofer (2012b) és DECC (2012)
den magyarországi villamosenergia-fogyasztó között a fogyasztás arányában.
Látható, hogy míg a nagykereskedelmi ár egyértel- műen csökken mindkét technológia esetében, addig a kiskereskedelmi ár sokkal meredekebben emelkedik:
4000 MW beépített szélerőművi kapacitás esetében a hazai kiskereskedelmi ár megawattóránként több mint tíz euróval drágul, míg a fotovoltaikus erőművek ese- tében ez meghaladja a 15 eurót. Ez tehát azon szak- irodalmak eredményeit támasztja alá, amelyek egyér- telmű kiskereskedelmi áremelkedést állapítottak meg a megújulók támogatásának következményeként.
Ugyanakkor fontos azt is látni, hogy ez az ered- mény részben azért született, mivel a hasznok dön- tő része nem abban az országban keletkezik, amely a megújulótámogatást nyújtja, és amelynek a fogyasztói finanszírozzák e technológiákat, hanem más orszá- gokban. Korábban bemutattuk, hogy az összes haszon mindössze 15-25%-a keletkezik csak Magyarországon, az összes többi a környező országokban. Ezért érdemes megvizsgálni, hogy a hasznok és a megújulók támo- gatásának összege milyen viszonyban áll egymással.
Ehhez szükséges kiszámolni az összes országban a fogyasztói megtakarítást a nagykereskedelmi ár csök- kenéséből kifolyólag, amelyből le kell vonni a megúju- lókra kifizetett támogatási összeget. Ennek a számítás- nak az eredményét mutatja a 11. ábra.
Látható, hogy a szélerőműveknél egy bizonyos kapa- citásnagyság esetében az összes fogyasztónál jelentke- ző haszon meghaladja a szélerőművek támogatási igé- nyét. Ezzel szemben a fotovoltaikus erőműveknél nem találunk ilyen kapacitásmennyiséget, ebben az esetben a támogatás mértéke minden esetben lényegesen maga- sabb, mint az összes fogyasztónál jelentkező haszon.
Fontos kihangsúlyozni, hogy számításaink során nem vettünk figyelembe más költségtényezőket, illetve az egyéb szereplőknél jelentkező hatásokat sem vizsgál- tuk. Az előbbiek közé tartozhat az időjárásfüggő meg- újuló technológiák rendszerintegrációs költsége, míg az utóbbiak közé tartozik a termelői többlet csökkenése az alacsonyabb nagykereskedelmi árakból kifolyólag.
Az eredmények nagyobb robusztussága érdeké- ben megvizsgáltuk, hogy hasonló következtetésre jut- nánk-e, ha más input adatokat használnánk a model- lezés során. A modellezett árak viszonylag alacsony
10. ábra A magyarországi számított kiskereskedelmi és nagykereskedelmi ár különböző szél,
illetve fotovoltaikus beépített kapacitások mellett, MW
Forrás: saját számítás
szinten mozognak, köszönhetően a ma is tapasztalható nyomott tényezőáraknak (relatíve alacsony szén ár, ala- csony széndioxid-ár stb.), amely ráadásul egy alacsony villamosenergia-fogyasztással párosul. Ezért érdemes megvizsgálni egy olyan esetet, amely során a kialakuló villamosenergia-ár magasabb szinten mozog. Ekkor azt várhatnánk, hogy mivel a támogatási igény csökken, ezért csökkenhet (vagy kevésbé nőhet) a kiskereskedel- mi ár is. Ennek érdekében a referenciaesetben használt tonnánkénti 7 eurós széndioxid-árat megnöveltük 30 euróra, aminek eredményeképpen a modellezési ered- mény alapján a kialakuló villamosenergia-termék ára megnövekedett 74 €/MWh körüli értékre. Hasonlóan elvégezve a számításokat azt kapjuk, hogy 4000 MW- nyi beépített szélerőművi kapacitás megawattóránként 1,3 euróval csökkenti a hazai nagykereskedelmi árat, viszont 8,7 euróval növekszik a hazai kiskereskedelmi ár. Ez azonban lényegesen kisebb, mint a referencia- esetben tapasztalt 11,2 €/MWh. A fotovoltaikus erő- mű esetében a nagykereskedelmi árcsökkenés 4000 MW beépített kapacitás esetében kevesebb mint egy
€/MWh, míg a végfogyasztói árak 14,3 euróval nőnek megawattóránként, amely azonban több mint egy euró- val kisebb, mint a referenciaesetben.
Konklúzió
A modellezési eredmények azon szakirodalmakat tá- masztják alá, amelyek alapján a megújulótámogatás révén a nagykereskedelmi árak csökkennek, de a kis- kereskedelmi árak növekednek abban az országban, amely alkalmazza a megújuló támogatási rezsimet.
A modellezési eredmény továbbá rámutatott arra, hogy míg a terheket csak a magyar fogyasztók fizetik meg, addig a hasznok jelentős, közel 75-85%-a nem Ma- gyarországon keletkezik, hanem más országokban.
Fontos azonban hangsúlyozni, hogy ez ugyanígy igaz lehet abban az esetben is, ha egy német vagy bármi- lyen más európai ország megújulótámogatását vizsgál- nánk. Így például jelentős szerepe van a német szél- és naperőművek elterjedésének a mostani nagykereske- delmi villamosenergia-ár csökkenésében. E megállapí- tás igen fontos, hiszen ez egy rendkívüli érv lehet egy egységes, európai megújuló támogatási rezsim mellett.
A másik fontos megállapítás, hogyha az összes or- szág hasznait számszerűsítjük, és ezt állítjuk szembe a költségekkel – azaz a megújuló termelés átlagos költsé- ge és a kialakuló nagykereskedelmi ár különbségével –, akkor a szélerőművek esetében a hasznok ellensúlyoz- zák a költségeket, azaz a megújulótámogatás európai
11. ábra A fogyasztói megtakarítás az összes országban és a vizsgált megújulókapacitások
támogatásigényének különbsége, m€
Forrás: saját számítás
szinten csökkenti az átlagos kiskereskedelmi árakat. Ez a fotovoltaikus erőművekre azonban nem állja meg a helyét.
Összességében látható, hogy azon állítás, hogy egy drágább technológia támogatása révén a fogyasztók által a villamos energiára költött összeg csökkenhet, igaznak bizonyulhat bizonyos technológiák esetén.
Felhasznált irodalom
Bye, T. – Bruvoll, A. (2008): Multiple instruments change energy behaviour: The emperor’s new clothes?
Clifford, E. – Clancy, M. (2011): Impacts of Wind Generation on Wholesale Electricity Costs in 2011, Workingpaper, SEAI-EIRGRID
De Jonghe, C. – Delarue, E. –Belmans, R. – D’haeseleer, W. (2009): Interaction between measures for the support of electricity from renewable energy sources and CO2 mitigation. Energy Policy, 37 (2009): p. 4743–4752.
De Miera, S. – Del Rio, P. G. – Vizcaino, I. (2008): Analysing the impact of renewable electricity support schemes on power prices: The case of wind in electricity in Spain.
Energy Policy, 36 (2008): p. 3345–3359.
DECC (2012): Electricity Generation Costs. https://www.gov.
uk/government/uploads/system/uploads/attachment_
data/file/65713/6883-electricity-generation-costs.pdf, letöltés ideje: 2013. 07. 03.
EEA (2009): EEA Technical report: Europe’s onshore and offshore windenergy potential. 2009/6. http://www.eea.
europa.eu/publications/europes-onshore-and-offshore- wind-energy-potential/at_download/file, letöltés ideje:
2011. 05. 05.
EIA (2013): Levelized Cost of New Generation Resources in the Annual Energy Outlook 2013. http://www.eia.
gov/forecasts/aeo/er/electricity_generation.cfm; letöltés ideje: 2013. 07. 03.
EWEA (2010): Windenergy and Electricity Prices – Exploring the ’merit order effect’. http://www.ewea.org/fileadmin/
ewea_documents/documents/publications/reports/
MeritOrder.pdf, letöltés ideje: 2013. 05. 05.
Fraunhofer (2012): Study Levelized Cost of Electricity Renewable Energies. http://www.ise.fraunhofer.de/
en/news/news-2013/levelized-cost-of-electricity- renewable-energies-study-now-available-in-english, letöltés ideje: 2013. 07. 03.
Hindsberger, M. – Nybroe, M.H. – Ravn, H.F. – Schmidt, R. (2003): Co-existence of electricity, TEP and TGC markets in the Baltic Sea Region. Energy Policy, 31 (2003): p. 85–96.
IEA (2010): Projected Cost of Genarating Electricity. http://
www.iea.org/textbase/npsum/eleccost2010SUm.pdf, letöltés ideje: 2012. 06. 05.
IRENA (2012): Renewable Energy Technologies: Cost Analysis Series. Volume 1: Power Sector. http://www.
irena.org/DocumentDownloads/Publications/RE_
Technologies_Cost_Analysis-WIND_POWER.pdf, letöltés ideje: 2013. 07. 03.
Jensen, S.G. – Skytte, K. (2002): Interaction between power and green certificate markets. Energy Policy, 30, 200:
p. 425–435.
JRC (2012): Photovoltaic Geographical Information System, Geographical Assessment of Solar Resource and Performance of Photovoltaic Technology. http://re.jrc.
ec.europa.eu/pvgis
Mezősi A. (2013): A szabályozó eszközök rengetegében – A villamosenergia-szektor piaci kudarcait kezelő szabályozó eszközök egymásra hatásának vizsgálata.
Disszertációtervezet. Budapest: Budapesti Corvinus Egyetem
Mezősi A. – Szabó L. (2012): Analysing the impact of transmission line developments on the European electricity market. The study was commissioned by Joint Research Centre, Institute for Energy and Transport (JRC-IET). workingpaper
NREL (2012): Distributed Generation Renewable Energy Estimate of Costs. http://www.nrel.gov/analysis/tech_
cost_dg.html, letöltés ideje: 2013. 07. 03.
REKK (2011a): Az EU 20%-os üvegházhatású- gáz kibocsátáscsökkentési vállalás emelésének hatáselemzése Magyarországra. A jelentés a Nemzeti Fejlesztési Minisztérium megbízásából készült. 2011.
május
REKK (2011b): A Nemzeti Energiastratégia 2030 – Gazdasági Háttérelemzése. A tanulmány Magyarország Nemzeti Energiastratégiájának háttértanulmányaként készült
REKK (2011c): Generation investments under liberalized conditions in the Central and South-East European region. in: Security of energy supply in Central and South-East Europe. ed. P. Kaderják. Budapest: REKK REKK (2012): Renewable Support Schemes for Electricity
Produced from Renewable Energy Sources. Review of the ERRA Member Countries and 2 Country Case Studies: Czech Republic and Sweden. www.rekk.eu, letöltés ideje: 2013. 11. 10.
Sensfuss, F. – Ragwitz, M. – Genoese, M. (2007): The meritorder effect: A detailed analyses of the price effect of renewable electricity generation on spot market prices in Germany, Working Paper Sustainability and Innovation. No. S 7/2007
Skytte, K. (2006): Interplay between Environmental Regulation and Power Markets. EUI workingpapers, 2006/04
Traber, T. – Kemfert, C. (2009): Impacts on the German Support for Renewable Energy on Electricity Prices, Emissions, and Firms. The Energy Journal, Vol. 30. No. 3.
Unger, T. – Ahlgren, E.O. (2005): Impacts of a common green certificate market on electricity and CO2 emission markets in the Nordic countries. Energy Policy, 33 (2005): p. 2152–2163.
